Страница 233 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

№ 5 Сборка электрической цепи и измерение силы тока в её различных участках

Цель работы Собрать электрическую цепь. Измерить силу тока в различных участках цепи с помощью амперметра.

Приборы и материалы Лабораторный источник питания (ЛИП), лампа на подставке, ключ, амперметр, соединительные провода.

Указания к работе

1. Начертите схему электрической цепи, показанной на рисунке 178, а. Соберите цепь по схеме.

Примечание При сборке цепи ключ должен быть разомкнут. Обязательно проверьте правильность подключения амперметра в цепь: клемма, обозначенная знаком «+», должна быть соединена с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.

2. Замкните цепь. Измерьте силу тока I₁.

3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы амперметра, запишите в таблицу 15.

4. Начертите схему электрической цепи для случаев, показанных на рисунке 178, б и в.

5. Измерьте силу тока для каждого случая.

6. Сделайте вывод о значении силы тока в различных последовательно соединённых участках цепи.

Дано:

Электрическая цепь, состоящая из источника питания, ключа, лампы и амперметра, соединенных последовательно (рис. 178 а, б, в).

Амперметр со шкалой от 0 до 2 А.

Количество делений между отметками 0 А и 0,5 А: $N = 10$.

Абсолютная погрешность измерения $\Delta I$ равна половине цены деления шкалы.

Найти:

1. Схему электрической цепи.

2. Значения силы тока $I_1, I_2, I_3$.

3. Вывод о силе тока в последовательной цепи.

Решение:

Вначале определим характеристики измерительного прибора (амперметра) и снимем его показания.

1. Определим цену деления (ЦД) шкалы амперметра. Между метками 0 и 0,5 находится 10 делений. Следовательно:

$ЦД = \frac{0,5 \text{ А} - 0 \text{ А}}{10} = 0,05 \text{ А}$

2. Определим абсолютную погрешность измерения $\Delta I$, которая по условию равна половине цены деления:

$\Delta I = \frac{ЦД}{2} = \frac{0,05 \text{ А}}{2} = 0,025 \text{ А}$

3. Определим показания амперметра. На всех трех рисунках (а, б, в) стрелка прибора указывает на 8-е деление после нуля. Значение измеряемой силы тока $I$ равно:

$I = 8 \cdot ЦД = 8 \cdot 0,05 \text{ А} = 0,40 \text{ А}$

Поскольку амперметр в случаях а), б) и в) включен в разные участки одной и той же последовательной цепи, его показания должны быть одинаковыми: $I_1 = I_2 = I_3 = 0,40 \text{ А}$.

Теперь выполним задания по пунктам.

1. Начертите схему электрической цепи, показанной на рисунке 178, а. Соберите цепь по схеме.

Схема электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных источника тока, ключа, амперметра и лампы:

Часть задания «Соберите цепь по схеме» является практической и выполняется с использованием реального лабораторного оборудования.

Ответ: Схема электрической цепи изображена выше.

2. Замкните цепь. Измерьте силу тока $I_1$.

После замыкания цепи, собранной по рисунку 178, а, измеряем силу тока. Как было определено ранее, показание амперметра составляет 0,40 А.

Ответ: $I_1 = 0,40 \text{ А}$.

3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной половине цены деления шкалы амперметра, запишите в таблицу 15.

Абсолютная погрешность измерения составляет $\Delta I = 0,025 \text{ А}$. Результаты измерений силы тока для всех трех случаев с учетом погрешности записываются в виде $I = (0,400 \pm 0,025) \text{ А}$. В таблицу 15 заносим измеренные значения.

Ответ: Таблица 15 заполнена. Результат измерения силы тока с учетом погрешности: $I = (0,400 \pm 0,025) \text{ А}$.

4. Начертите схему электрической цепи для случаев, показанных на рисунке 178, б и в.

Электрические цепи на рисунках 178, б и в отличаются от цепи на рисунке 178, а только взаимным расположением элементов. Поскольку все элементы во всех трех случаях соединены последовательно, их электрическая схема будет одной и той же.

Ответ: Электрическая схема для случаев, показанных на рисунках 178, б и в, идентична схеме, приведенной в пункте 1.

5. Измерьте силу тока для каждого случая.

Измеряем силу тока для случаев, показанных на рисунках 178, б ($I_2$) и 178, в ($I_3$). Как было определено ранее из анализа показаний прибора, значения силы тока в этих случаях такие же, как и в первом.

Ответ: $I_2 = 0,40 \text{ А}$; $I_3 = 0,40 \text{ А}$.

6. Сделайте вывод о значении силы тока в различных последовательно соединённых участках цепи.

На основе проведенных измерений мы получили, что сила тока во всех трех точках последовательной цепи одинакова: $I_1 = I_2 = I_3 = 0,40 \text{ А}$. Результаты совпадают в пределах погрешности измерений.

Ответ: Вывод: сила тока в различных участках электрической цепи, в которой все элементы соединены последовательно, одинакова.